Механические испытания образцов

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

Цель работы

Оборудование и исходные материалы

Ход работы и расчетная часть

Результаты испытаний на растяжение цилиндрического образца

Вывод

Введение

Наибольшую информацию о механических свойствах металлов можно получить из статических испытаний на растяжение. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 1497-84.

Для испытания на растяжение применяют образцы специальной формы - цилиндрические или плоские.

Металлы и сплавы, используемые в качестве конструкционных материалов, должны обладать определенными механическими свойствами - прочностью, упругостью, пластичностью, твердостью.

Цель работы

1. Ознакомиться с проведением испытания на растяжение.

2. Получить диаграмму растяжения.

3. Определить характеристики пластичности материала.

4. Определить характеристики прочности материала.

Оборудование и исходные материалы

Разрывная испытательная машина, соответствующая требованиям ГОСТ 28840.

Штангенциркуль, соответствующий требованиям ГОСТ 166.

Металлическая линейка, соответствующая требованиям ГОСТ 427.

Стальной образец.

Ход работы и расчетная часть

В расчетах на прочность и жесткость элементов конструкций необходимо знать механические свойства материалов, из которых они будут изготовлены. Эти свойства определяются экспериментально при механических испытаниях образцов из конкретных материалов. При испытаниях оцениваются характеристики прочности, пластичности и упругости.

Механические испытания можно классифицировать по характеру приложения нагрузок во времени:

статические;

динамические;

усталостные или повторно-переменные.

Условия испытания представлены в Государственных стандартах. Существуют стандарты на следующие основные виды нагружения: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Испытания на растяжение во многих случаях позволяют достаточно верно судить о поведении материала и при других видах нагружения.

Растяжением (сжатием) называется такой вид нагружения, при котором внешние силы создают в поперечном (перпендикулярном оси) сечении стержня только один внутренний силовой фактор - продольную растягивающую (сжимающую) силу.

Для испытания на растяжение чаще используются образцы круглого, реже прямоугольного поперечного сечений.

Рис. 1. Внешний вид образца

Ниже приведена диаграмма растяжения металла (рис. 2).

Пластичность - это свойство материала получать большие остаточные (необратимые) деформации без разрушения.

Хрупкость - способность материала разрушаться без заметных остаточных деформаций.

На диаграмме, показанной на рисунке, приведены характерные точки: F_П - сила, соответствующая пределу пропорциональности; F_T - сила, соответствующая пределу текучести; F_Упр - сила, соответствующая пределу упругости; F_max = F_B - сила, соответствующая пределу прочности.

Рис. 2 Диаграмма растяжения

Измерим образец штангенциркулем: его длину и диаметр. Запишем данные в таблицу. Установим образец в испытательную машину и зададим шкалу нагрузки, равную 2т. Наблюдаем, что под действием нагрузки, V_g = 2,5 мм/мин и t⁰ C = 20⁰ образец удлиняется.

В этот же момент тензометр отображает данные на бумаге-миллиметровке. По этим показателям мы можем выявить в какой момент времени и при какой нагрузке произошло разрушение образца. После опыта извлекаем образец из испытательной машины и выполняем повторные измерения длины и диаметра штангенциркулем.

Найдем маcштаб (Mp),кг/мм, по формуле

(1)

Найдём площадь поперечного сечения А₀, ммІ, до разрыва по формуле

, (2)

где d₀ - первоначальный диаметр образца.

Размещено на http://allbest.ru

Найдём площадь поперечного сечения в месте разрыва (), ммІ, по формуле

, (3)

где d - диаметр образца после разрыва.

Предел текучести -- механическое напряжение у_т, отвечающее нижнему положению площадки текучести на диаграмме деформирования материала.

В случае, если такая площадка отсутствует, что характерно, например, для хрупких тел, вместо у_т используется условный предел текучести у_0,2, который соответствует напряжению, при котором остаточная (пластическая деформация) составляют 0,2 % от длины испытываемого образца.

Предел текучести (),Н/мм² (кгс/мм²), вычисляют по формуле

, (4)

где P_0,2 - нагрузка условного предела текучести.

Предел упругости - это наибольший уровень условного напряжения, при котором материал проявляет упругие свойства, заключающиеся в том, что образец практически полностью восстанавливает свои первоначальные размеры после снятия внешней нагрузки.

Предел упругости (), Н/мм² (кгc/мм²), вычисляют по формуле

, (5)

где Р_к - нагрузка, соответствующая пределу упругости.

Предел прочности -- механическое напряжение , выше которого происходит разрушение материала. Согласно ГОСТу 1497-84 более корректным термином является «Временное сопротивление разрушению», то есть напряжение, соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрыву образца при (статических) механических испытаниях.

При определении временного сопротивленияскорость деформирования должна быть не более 0,5 от начальной расчетной длины образца l₀, выраженной в мм/мин.

Временное сопротивление (), Н/мм² (кгс/мм²), вычисляют по формуле

, (6)

где Р_в - наибольшая нагрузка на образец.

Характеристиками пластичности измеряют дефформативную реакцию твёрдых тел, т.е. их способность изменять свои размеры под воздействием нагрузок. Пластичность материала характеризуют две величины:

Относительное остаточное удлинение образца.

Относительное остаточное сужение поперечного сечения.

Относительное удлинение образца после разрыва (рис. 3) - это отношение приращения длины образца после разрыва к его первоначальной расчетной длине, выраженное в процентах.

Относительное равномерное удлинение (), %, вычисляют по формуле

, (7)

где l_к - длина образца после разрыва;

l₀- первоначальная длина образца

Рис. 3 Образец после разрыва

растяжение текучесть пластичность металл

Относительное сужение после разрыва (), %, вычисляют по формуле

(8)

Результаты вычислений

Вывод

Данный эксперимент позволил ознакомиться с проведением испытания на растяжение гладких цилиндрических образцов, получить диаграмму растяжения, определить характерные точки и дать качественную и количественную оценку механическим свойствам материала.

Размещено на Allbest.ru